JPS6055270B2 - 締付方法選択式ボルト締付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、デジタル演算装置を用いトルク法および
回転角法、あるいはトルク法、回転角法およびトルク回
転角法の各締付方法の１つを自由に選択可能にした、締
付方方法選択ボルト締付装置に関するものてある。

従来よりボルトまたはナットの締付方法として一トル
ク法、回転角法、トルク・回転角法など種々の方法が知
られている。

トルク・回転角法はボルトの弾性域内のトルクまたはト
ルク変化率を検出し、これらが所定値となる締付位置を
起点として、ボルトの所定軸力に対応するよう予め定め
た回転角θｓの締付けを行なうものである。回転角法は
重ね合わせた被締結体間に緩みがなくなつた状態を起点
とし、ボルトの所定軸力に対応するように予め定めた回
転角θｓを締付けることにより締付けを終了するもので
ある。トルク法は、ボルトの所定軸力に対応するように
定めた締付トルク値まて締付けて、締付けを終了するも
のである。しかしながら前記回転角は起点の誤差が直接
締付誤差となる欠点を有する反面、締付力の厳格な管理
を必要としない場合には簡易に締付を行なえるという長
所を有する。また前記トルク法およびトルク・回転角法
は、軸力とトルクとの比例関係を利用しているため、回
転角法に比べ精度を向上させることができるという長所
を有するが、各ボルトの締付条件の相違例えは被締結体
の種類等の相違による軸力とトルクとの比例定数の変化
を無視しているため、締付条件の異なるボルトを締付け
る場合には軸力に誤差が生じるという欠点を有する。こ
のように各締付法にはそれぞれ長所と短所とがあるため
、ボルトの要求締付精度等に対応して、それぞれの締付
法を使い分けることが必要である。

しかしながら従来のボルト締付装置は単一の締付法に適
応するように作られているため、締付法が異なればそれ
に対応して別の締付装置を用意する必要が生じるという
不都合があつた。この発明はこのような不都合に鑑みな
されたものであり、トルク法と回転角法とを自由に選定
でき、締付条件に対応して最適な締付法を採用すること
ができるボルト締付装置を提供することを第１の目的と
する。またこの発明は、トルク法と回転角法だけでなく
、さらにトルク・回転角法による締付法も選択可能とし
たボルト締付装置を提供することを第２の目的とする。
この発明はこの第１の目的を達成するため、電動機の締
付トルクおよび締付回転角をデジタル信号として検出す
るものにおいて、トルク法および回転角法に従つた各演
算プログラムを記憶するメモリと、前記メモリが記憶す
るいずれかの締付方法の演算プログラムを選択する選択
スイッチと、この選択スイッチにより選択された締付方
法の演算プログラムに従つて演算を行ない締付停止信号
を出力するデジタル演算装置とを備え、締付方法を選択
可能としたものである。

またこの発明は前記第２の目的を達成するためメモリに
はトルク法、回転角法だけでなくトルク・回転角法の演
算プログラムも予め記憶し、このトルク・回転角法によ
る締付方法も選択可能としたものである。

以下図示する実施例に基づき、この発明を詳細に説明す
る。第１図は本発明によるボルト締付装置の第１実施例
を示すブロック図である。

第１図において符号１は交流電源であり、この電源１の
電力はスイッチ２、半導体スイッチ３、直流直巻電動機
４からなる閉回路へ供給される。５は電動機４の回転に
伴ないボルト・ナットの締付回転角度ΔＯ毎に角度パル
スＰ（Δθ）を出力する回転角検出器６はトルク検出器
てあり、このトルク検出器６は電動機４の締付反力を受
ける部位に貼着されたストレインゲージを備え、締付反
力による歪みを電気信号に変換することにより締付トル
クを検出する。７はこの締付トルクを示す電気信号をデ
ジタル信号Ｔに変換するＡＤ変換器である。

８はデジタル演算装置であり、この演算装置８は後記す
るフローチャートに従い、所定の演算を順次行なう。

９はこの演算装置８が所定の演算を行なうための演算プ
ログラムを記憶しているメモリ、１０は最終目標締付ト
ルクＴ，、しきい値Ｔｔｈｌボルトに関するデータ、さ
らに締付装置の回転部分の慣性能率など種々の設定値を
設定する入出力装置、また１１は位相制御回路、１２は
ゲートパルス発生回路である。

位相制御回路１１は演算装置８が発生する締付停止信号
Ｓに基づき、ゲートパルス発生回路１２がゲートパルス
Ｇを発生するのを停止させ、半導体スイッチ３を開路さ
せることによつて電動機４の電源を遮断する。１３はス
イッチ２の閉成を検出して演算装置８に対して演算開始
信号を出力する電源電圧検出器てある。

１４は選択スイッチである。

前記メモリ９にはトルク法、回転角法、さらに場合によ
つてはトルク・回転角法の各演算プログラムＰＲＧ（Ｔ
），ＰＲＧ（Ｒ），ＰＲＧ（Ｔ−Ｒ）が予め記憶され、
選択スイッチ１４で選択されたプログラムによつて演算
装置８は作動する。第２，３図はこの実施例の全体動作
を示すフローチャートであり、第２図はトルク法と回転
角法を選択可能とした場合、第３図はさらにトルク・回
転角法をも選択可能とした場合を示す。

先ず選択スイッチ１４を所定位置にして締付方法を選択
する。

次にスイッチ２を閉成すると電源電圧検出器１３はこの
スイッチ２の閉成を検出して演算装置８へ演算開始信号
を送る。演算装置８は先ず選択スイッチ１４がトルク法
を選択しているか歪か判別し（ステップ図１００）、ト
ルク法を選択していればメモリ９よりトルク法のプログ
ラムＰＲＧ（Ｔ）を順次読出し演算する。第２図の実施
例ではトルク法を選択していなければ残るのは回転角法
であるから、演算装置は、メモリ９から回転角法のプロ
グラムＰＲＧ（Ｒ）を読込み演算する。第３図の実施例
ではさらにトルク・回転角法も付加されているので、ト
ルク法を選択していなければ（ステップ１００）さらに
回転角法を選択しているかを判別し（ステップ１０２）
、回転角法を選択しているなら回転角法のプログラムＰ
ＲＧ（Ｒ）を、回転角法を選択していないならトルク●
回転角法のプログラムＰＲＧ（Ｔ◆Ｒ）をそれぞれメモ
リ９から読込み、その演算を行なう。以下トルク法、回
転角法、トルク・回転角法のそれぞれのプログラムＰＲ
Ｇ（Ｔ），ＰＲＧ（Ｒ），ＰＲＧ（Ｔ●Ｒ）を順次フロ
ーチヤー１・によつて説明する。

第４図は、トルク法のフローチャート、第５図はその締
付特性図である。

演算装置８は選択スイッチ１４がトルク法を選択してい
る時には、そのプログラムＰＲＧ（Ｔ）の始めにおいて
、位相制御回路１１へ締付動作開始信号を送り、ケート
パルス発生回路１２から位相制御されたゲートパルスＧ
を発生させる。このため半導体スイッチ３はトリガパル
スＧに同期した位相で点弧し、電動機４に駆動電流が流
れ始めて電動機４は回転し始める。ボルトが締付けられ
てゆくに従い、回転角検出器５は予め決められた所定回
転角Δθ毎に角度パルスＰ（Δθ）を出力する。またＡ
Ｄ変換器７は刻々と変化する締付トルクＴをデジタル信
号として出力し続ける。演算装置８は入出力装置１０に
より設定されたしきい値Ｔｔｈを読込む一方、デジタル
化した締付トルクＴを角度パルスＰ（Δθ）毎に読込み
両者を比較して（ステップ２００）、締付トルクＴがし
きい値Ｔ，ｈを越えるまで、順次新しい締付トルクＴを
読込み、この比較動作を繰り返えす。

なお、しきい値Ｔｔｈは、第５図に示す弾性域Ａ内にお
いて最終目標締付トルクＬよりやや小さいトルク値とし
て設定されている。一方演算装置８はクロックパルス発
生器を内蔵し、締付開始後の所要時間ｔを積算している
。ステップ２００の条件成立までのこの所要時間ｔが設
定時腓，１以上になると、そのことがステップ２０２で
判別され、ボルトがナットと共回りしているものとして
警報を発し（ステップ２０４）締付けを停止する。また
ステップ１００の条件成立までの所要時間ｔが設定時間
ち以下であれば、そのことがステップ２０６で判別され
、ねじ山の変形などによりボルトまたはナットがロック
しているか、またはすでに締付が終了しているものとし
て警報を発し（ステップ２０４）、締付けを停止する。
すなわちステップ２０２，２０４，２０６は締付トルク
Ｔがしきい値Ｔｔｈになるまでの所要時間ｔがＴ２〈ｔ
＜Ｔ４の範囲外になつたことから異常を検出して警報を
発生させる一方、締付停止信号Ｓを位相制御回路１１へ
送り半導体スイッチ３を開路させて電動機４の電源を遮
断する異常検出ステップとなつている。この実施例ては
締付け量を正確に管理するために電源遮断後の慣性によ
る増締量を補正している。

このためここで先ずこの慣性補正の原理を説明する。今
、摩擦を省略すれば、締付時の運動方程式は次のように
なる。ここにＪは電動機の出力軸でみた慣性能率、θは
ボルトの締付開始後の回転角、Ｅはボルトのばね定数、
Ｔは電動機のトルク、またｔは時間を示す。

電源の遮断後においてはＴは零になるから、・この時に
はが成立する。

この（２）式を、ｔ＝ｏでθ＝θ。，ＤＯ／Ｄｔ＝ωｏ
という初期条件の下で解けばとなる。ここにβ２＝Ｅ／
Ｊ，ψ＝Ｔａｎ−１（θｏβ／ωｏ）である。この（３
）式より電源遮断後の回転角θの最大値θ、はとなる。

一方、ボルトの最大締付トルクＴｎ，は回転角０の最大
値θ．におけるものであるから次のようになる。

ここで電源遮断直前における電動機の速度変動率が小さ
ければ、電源遮断直前の締付トルクＴ。

はυ蟲−１Ｖυ となるから、（５）式は結局次のようになる。

この（６）式から明らかなように、電源遮断直前におけ
る締付トルクＴ。とその時の角速度ω。が既知てあれば
、最大締付トルクＴｍｌすなわち慣性による増締量を考
慮した最終締付トルクＴｅを予測することができる。こ
のＴｅが最終予測締付トルクてあり、この締付トルクＴ
ｅを速やかに算出しこの締付トルクＬがボルトの種類に
応じて予め設定された最終目標締付トルクＴ，に達した
時に電源を遮断すれば、常に最終目標締付トルクＴ，で
正確に締付けることが可能になる。また（４）式からも
同様に回転角θについても予測できる。演算装置８は締
付トルクＴが［きい値Ｔｔｈを越えると（ステップ２０
０）、その時の締付トルクＴを前記（６）式における初
期値Ｔ。として一時記憶する一方、その時の回転角検出
器５の角度パルスＰ（Δθ）の時間間隔から角速度ω。
を算出しこれを角速度ωの初期値ω。として一時記憶す
る（ステップ２０８）。すなわち角速度ωは角度パルス
Ｐ（Δθ）の時間間隔に反比例し、この時間間隔はこの
時間間隔内に積算されたク咄ンクパルス数Ｎに比例する
から、結局角速度ωはクロツクパ．ルス数Ｎに逆比例す
るものとして算出される。演算装置８はそれらの初期値
Ｔ。，ωｏを用いて前記（６）式の演算を行ない、最終
予測締付トルクＬを算出する（予測ステップ２１０）。
そしてこの最終予測締付トルクＴＯが最終目標締付トル
クＴｓ．を越えるまで角度パルスＰ（ΔＯ）毎に新たに
締付トルクＴＯを読込むと共に角速度ω。を算出してス
テップ２０８，２１０の演算を繰り返えす（停止判別ス
テップ２１２）。このステップ２１２の条件成立までの
所要時間ｔは、前記ステップ２・０２，２０６と同様の
ステップ２１４，２１６において設定値ｔ１″，Ｔ２″
と比較され異常の有無が判定される。そしてこれらステ
ップ２１４，２１６で異常が検出されれば、警報を発し
（ステップ２０４）、異常が無ければ警報を発すること
なく締付けを停止する。この実施例において、共まわり
を検出するステップ２０２，２１４の警報と、ねじ山の
異常などを検出するステップ２０６，２１６の警報とを
別々に設ければ、異常の種類も即座に知ることができる
。

またこの実施例では、ステップ２０８，２１０でステッ
プ２１２の条件成立まての間順次新たなノ締付トルクＴ
。

と角速度ω。とを読み替えて最終予測締付トルクＴｅを
算出しているので非常に正確であるが、この発明は第６
図のように構成してもよい。すなわちこの第６図の実施
例ては、締付トルクＴがしきい値Ｔｔｈを越えた後（ス
テップ２００）のトルク増加量（Ｔ−ＴＯ）が（Ｔｓ−
Ｔｅ）を越えると（停止判別ステップ２１８）締付けを
停止し、この条件成立までの所要時間ｔが設定値ち″を
越えるとステップ２２０で共まわりが発生しているか、
または、ポルｌ・が塑性域に入つたことを判別するよう
にしたものである。この実施例によれは、演算時間か比
較的長いステップ２１０の実行が１回で済むので、特に
高速で締付けを行なう装置に適する。

なおこの第６図においては第４図と同一ステップには同
一符号を付したので、その説明は繰り返えさない。第７
図は回転角法のフローチャート、第８図はその締付特性
図である。

第１図に示した構成においては締付回転角θは角度検出
器５が出力する角度パルスＰ（Δ０）を積算することに
より検出する。演算装置８は先ず締付けが正常に進行し
てボルトの弾性域Ａに入つたことを判別する（第７図、
ステップ３００）。

すなわち始点から弾性域Ａに入るまでの回転角θはボル
ト、被締付体によりほぼ決つているから、弾性域Ａに入
る設定値θ１を入出力装置１から読み込み、回転角０を
この設定値θ１と比較し、回転角θがこの設定値０１に
達するまでこの比較動作を繰り返えす。ステップ３０２
，３０４，３０６および３２４，３２６は前記第５，６
図と同様の異常検出ステップである。演算装置８は次に
回転角θがしきい値θ１を越したことをしきい値判別ス
テップ３０８て判別する。このしきい値０．ｈは最終月
標締付角０，より小さい角度として予め設定され、入出
力装置１０に入力されている。回転角θがしきい値θ，
ｈに達するとその時の回転角θが前記（４）式における
初期値θ。

として読込まれると共に、その時の前記回転角検出器５
の角度パルスＰ（０）の時間間隔から角速度ω。が算出
される（ステップ３１４）。すなわち角速度ωｏは角度
パルスＰ（０）の時間間隔に反比例し、この時間間隔は
この時間間隔内に積算されたクロックパルス数Ｎに比例
するから、結局角速度ω。はこのクロックパルス数Ｎに
逆比例するものとして算出される。この角速度ω。は予
め設定された角速度ω１と比較され（ステップ３１６）
、ωｏ〉ω１であれば共まわりと判断され警報を発した
後（ステップ３１８）、締付停止信号Ｓを出力して締付
けを停止させる。すなわち共まわりが発生すると回転速
度が速くなるからである。共まわりが発生していなけれ
ば、予測ステップ３２０において最終予測締付角０，を
算出し、この最終予測締付角θ，を越えるまて順次ステ
ップ３１４，３１６，３２０の演算を繰り返えす（停止
判別ステップ１２２）。またこの実施例ではステップ１
１４〜１２２でステップ１２２の条件成立までの間、順
次角速度と回転角の初期値ω。

，００を新たに読み替えて最終目標締付角θ，を算出し
ているので、非常に正確になるが、この発明は第９図の
ように構成してもよい。すなわちこの第９図の実施例で
は、回転角θがしきい値θＴｈを越えた後（ステップ３
０８）の増締量（θ−θｏ）が（θ３−θｆ）を越える
と（停止判別ステップ３３０）締付を停止し、この条件
成立までの所要時間ｔが設定値ｔ１″を越えるとステッ
プ３３２て共まわりと判別するようにしたものである。
この第９図の実施例によれは演算時間が比較的長いステ
ップ３２０の実行が１回で済むので、特に高速で締付け
を行なう装置に適する。

第１０図はトルク・回転角法のフローチャート、第１１
図はその締付特性図である。

第１１図中Ａ点が弾性域の始めを、またＢ点が締付終了
を示す。先ず入出力装置１０により、Ａ点に対応する設
定トルク値Ｌ１このＡ点からＢ点までの回転角０Ｓ＝０
，−０＆の種々の値が入力される。なお締付トルクＴの
回転角０に対する変化は、ナットと被締結体との接合面
の摩擦抵抗により変化するが、弾性域に入る前において
は接触圧が小さいためこの磨擦抵抗の差が締付トルクＴ
に与える変化は少ない。このため弾性域に入つた直後で
急激に増大し始めるトルクを設定トルクＴａとすれば、
ほぼ正確に弾性域の始点を検出できる。また回転角θ３
はボルトの種類により決まるもので、ボルトの軸力がボ
ルトの伸びに比例し、この伸びが回転角θに比例するこ
とから、目標とする軸力に対応して決定される。演算装
置８は入出力の装置１０により設定された設定トルク値
Ｔａを読込む一方、デジタル化した締付トルクＴを角度
パルスＰ（Δθ）毎に読込み両者を比較して（トルク判
別ステップ４００）、締付トルクＴが設定トルク値Ｔａ
を越えるまで、順次新しい締付トルクＴを読込み、この
比較動作を繰り返えすステップ４０２，４０４，４０６
は前記第４図等と同様の異常検出ステップである。

演算装置８は締付角検出器５が出力する角度パルスＰ（
Δθ）に基づき、回転角θ＝ΣΔθを算出する。

演算装置８は前記ステップ４００の条件成立時における
回転角θを、第１１図におけるＡ点の回転角０ａとして
記憶し（ステップ４０８）、このＡ点を起点として回転
角００を順次算出して一時記憶する（回転角算出ステッ
プ４１０）。すなわちこの回転角０ｘはθ。＝０−θ．
として算出される。演算装置８は次にこの回転角θ、と
予め入力された設定回転角０９とを比較し、００＜０９
の間は再度ステップ４１０で新たな回転角θを用いて回
転角０ｓを算出し、００〉θ５となると締付停止信号Ｓ
を出力する（停止判別ステップ４１２）。この実施例で
は異常検出用のステップ４０２，４０４，４０６をトル
ク判別ステップ１００に設けたが、同様の異常検出ステ
ップを他のステップ、例えば停止判別ステップ４１２に
設けてもよく、またこれら各ステップ４００，４１２の
いずれかに設けてもよい。

またこの実施例では読込んだトルクＴ１回転角０ｘを直
接各設定値Ｔａ，Ｏｓと比較しているが、実際には磨擦
抵抗の相違などにより回転速度が異なるため、その慣性
による影響を前記（４）式を用いて補正すれば、一層正
確な制御が可能になる。

第１２図はこのような慣性補正を行つた実施例のフロー
チャートであり、ステップ４１４で電源遮断直前の回転
角θ。を記憶すると共に、角度パルスＰ（Δθ）間に積
算されたゲートパルス数Ｎの逆数から角速度ω。を算出
し記憶する。そしてステップ４１６で前記（４）式の演
算を行ない最終回転角θ８を算出する。以上第１０〜１
２図の実施例では、トルクＴが設定トルク値Ｔａを越え
たことから（トルク判別ステップ４００）Ａ点を検出し
ているが、このＡ点はトルクＴの増加率ΔＴに基づいて
判別するように構成してもよい。

例えばこの増加率ΔＴが予め記憶された設定値以上にな
つたことからＡ点を判別したり、この増加率ΔＴの変化
率、すなわち（ΔＴ．．一Δ″Ｒｎ−１）が予め記憶し
た設定値以上になつたことからＡ点を判別するように構
成すれは、磨擦抵抗の差による誤差を排除でき、常に正
確に弾性域の初期を判別できる。第１３図は後者の場合
の実施例を示すフローチャートであり、演算装置８は連
続する角度パルスＰ（ΔＯ）により読込まれた各トルク
Ｔｎ，Ｔｎ−１の差ΔＴｎを算出して一時記憶し（ステ
ップ４１８）、連続するこの差ΔＴｎ，Ｔｎ−１の差、
すなわち増加率ΔＴの変化率ΔＴｎ−ΔＴｎ−１を算出
して設定値αと比較する（トルク判別ステップ４２０）
、そしてこの変化率がα以上になることからＡ点を判別
する。

以上の各実施例は第１図に示すように締付トルクＴをス
トレインゲージで求めた後油変換し、また回転角θを角
度パルスＰ（Δθ）を積算することによりそれぞれ求め
たものであるが、これらトルクＴ１回転角θは種々の方
法で求めることが可能であり、以下この種々の方法を説
明する。

第１４図と第１５図はその一実施例を示すブロック図と
フローチャートである。この実施例は締付トルクＴを電
動機電流から求める一方、締付角θは締付角検出器５が
所定締付角Δθ毎に出力する角度パルスＰ（ΔＯ）によ
り求めるよう構成したものである。第１４図において２
０は電動機４に直列接続された電流検出用抵抗器、２２
はこの梯抗器２０の両端電圧から電動機電流を検出しこ
れにデジタル信号１Ｄに変換する鳩変換器、２４はこの
デジタル信号１Ｄにより任意の回転角θ。

における締付トルクＴおよび角速度ωを算出する第２の
デジタル演算装置、２６はこの第２の演算装置の演算プ
ログラムを記憶するメモリである。この図においては前
記第１図と同一部分には同一符号を付したので、その説
明は繰り返えさない。次にこの実施例の動作を第１５図
に基づき説明する。

スイッチ２の閉成により、演算装置８は位相制御回路１
１、ゲートパルス回路１２を介し半導体スイッチ３を点
弧させ、電動機４を始動させる。ＡＤ変換器２２は電動
機電流を示す抵抗器２０の両端電圧を、交流電源１より
極めて短かい周期で量子化してデジタル信号１Ｄとする
。第２の演算装置２４はこのデジタル信号１。を交流電
源１の半周期または１周期に亘り積分することにより電
流の実効値１Ｍ＝Σｈを算出する一方、角度パルスＰ（
ΔＯ）の時間間隔内に積算されるクロックパルス数Ｎの
逆数１／Ｎから角速度ωを算出し、さらに角度パルスＰ
（Δ０）毎に所定回転角ΔＯを加算することにより回転
角０を算出する（ステップ５００）。またこの第２の演
算装置２４は、また連続する２つの角度パルスＰ（ΔＯ
）が出力される回転角θ。−１，０ｎにおける角速度の
差から、角加速度ｄω／Ｄｔを算出する（ステップ５０
２）。一方、直流電動機では、その出力トルクＴは、と
なる。

ここにφは磁束、ｋは定数である。しかし、電動締付機
として実際に締付けに寄与するトルクＴは、速度変動時
の慣性による影響（Ｊｄ上）、および摩擦トルク（Ｔ，
）を考慮すると次Ｄｔ式のようになる。

第２の演算装置２４はこの（７）式を行つて実際の締付
トルクＴを算出し（ステップ５０４）、前記回転角θと
共に出力する。

第１６図と第１７図は他の実施例のブロック図とフロー
チャートてある。

この実施例は締付トルクを電動機電流により求め、回転
角０は電動機電流および電圧と電動機の速度特性式とに
基づいてデジタル的に算出するように構成したものであ
る。第１６図において３０は電動機電圧をデジタル信号
ＶＤに変換する油変換器、３２は第２のデジタル演算装
置、３４はこの演算装置３２の演算プログラムを記憶し
ているメモリである。

この図においては、前記第１，１４図と同一部分に同一
符号を付したのでその説明は繰り返えさない。この実施
例においてスイッチ２の閉成により電動機４に電流が流
れると、電動機電流と電圧がそれぞれＡＤ変換器２２，
３０により交流電源周期より極めて短かい周期で量子化
されたデジタル信号１ｃ．，■ｏに変換される。第２の
演算装置３２はこれらデジタル信号１。，Ｖ０を順次読
込みこれらを交流電源の半周機または１周期に亘り積分
して実効値し＝ΣＩｃ．およびＶＭ＝Σ■ｏを算出する
（第１７図のステップ６００）。一般に直巻整流子電動
機の角速度ωは次の速度特性式により求められる。

ここにＲは電機子抵抗、φは磁束、ｋは定数である。

磁束φは一般には電流１Ｍの関数となるが、その変化特
性は予めメモリ３４に記憶されているものとする。第２
の演算装置３２は、前記油変換器２２，３０が出力する
電流１Ｍを順次読込んで（８）式の演算を行ない角速度
ωを算出する一方（ステップ６０２）、前記（５）式の
演算を行つて実際に締付けに寄与する締付トルクＴを算
出する（ステップ６０４）。

第２の演算装置３２はこれら角速度ωと締付トルクＴを
電源の半周期または１周期毎に出力する。演算装置８は
この第２の演算装置３２が出力する角速度ω。

およびトルクＴｎを所定の時間間隔で順次読込む。θ＝
ωＮｔの関係から締付角０を算出する一方（ステップ６
０６）、所定締付角ΔＯ毎にその時の締付トルクＴと共
にこれらθ，Ｔを出力する。

以上の第１〜１７図に示した実施例では角速度ωが締付
けの進行につれて変化するものであるが、この発明は角
速度ωが一定となるように速度制御するものにも適用可
能である。

例えば電機子逆起電圧が角速度ωに比例することを利用
し、この逆起電圧の変化に応じて半導体スイッチ３の導
通角を制御することにより角速度ωを一定に制御するも
のがある。第１８図はこのように角速度ωを一定にした
一実施例のフローチャートである。

この実施例ては電動機電圧を仙変換器でデジタル信号Ｖ
。とした後、これを交流電源の半周期または１周期に亘
つて積分することにより電圧の実効値■９を求め（ステ
ップ７００）、前記（８）式の速度特性式により電動機
電流１Ｍを演算し（ステップ７０２）、さらにこれら電
圧■Ｍ１電流１Ｍを用いて前記（７）式により締付トル
クＴを算出する（ステップ７０４）、またステップ７０
６では回転角θを算出する。さらに第４，６，７，９，
１２図の実施例で電動機電流から締付トルクＴを求める
場合に、ステップ２１０，３２、０，４１６において慣
性および摩擦によるトルクの減少を考慮しているので、
トルクＴの正確な検出が可能になるが、この発明はこれ
らの補正をしなくても一応初期の目的を達成できること
は明らかであつた。この発明は以上のように複数の締付
方法を選択できるようにしたので、締付条件の相違や、
要求される締付精度に対応して最適な締付方法を自由に
選択することができ、しかも１台の装置て足りるから締
付方法によつて異なる締付装置を用意する必要がない。

また電源を遮断するまでの処理はすべてデジタル信号処
理により行なわれるので、アナログ信号によるものに比
べて信号処理中の位相遅れや信号保持手段による誤差が
発生せす、締付精度が著しく向上する。またこの装置を
アナロノグ回路て構成する場合には、各締付方法に対し
て別々の回路を必要とすることになり、部品点数が著し
く増加する。このため生産性が悪く各部の調整特に温度
補償の調整が非常に困難で信頼性が低下する。しかし本
発明によればデジタル回路で構７成するのでプログラム
によつて各締付方法に容易に対応できる。このため部品
点数が少なくなり、装置の生産性と信頼性とを向上させ
ることが可能になる。また、トルク判別ステップや停止
判別ステツプフにこれらの判別条件成立まての所要時間
から締付異常を検出する異常検出ステップを設けた場合
には、ボルトの共まわりやねじ山の異常などを確実に検
知できる。

さらにこの発明はデジタル演算装置を用いているので、
プログラムを変更するだけで異常検出ステップを設ける
ことができ、異常の種類により異なる警告を出すように
することもプログラムによつて容易であるから異常の種
類を容易に確認できるように構成することも簡単である
。

また種々の設定値やプログラムの変更により、ボルトの
種類や締付条件が変化していても柔軟に対処でき、汎用
性に富むという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例のブロック図、第２，３図
はその全体動作のフローチャート、第４図と第５図はト
ルク法のフローチャートと特性図、第６図はトルク法の
他の実施例のフローチャート、第７図と第８図は回転角
のフローチャートと特性図、第９図は回転角法の他の実
施例のフローチャート、第１０図と第１１図はトルク・
回転角法のフローチャートとその特性図、第１２，１３
図は同じく他の実施例のフローチャート、第１４〜１８
図はトルクと回転角を検出する実施例を種々示すもので
、第１４，１６図はそれらのブロック図、第１５，１７
，１８図はフローチャートである。 ４・・・電動機、８・・・デジタル演算装置、９・・・
メモリ、１４・・・選択スイッチ、Ｔ・・・締付トルク
、θ・・・締付回転角、Ｓ・・・締付停止信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動式の締付トルクおよび締付回転角をデジタル信
   号として検出するものにおいて、トルク法および回転角
   法に従つた各演算プログラムを記憶するメモリと、前記
   メモリが記憶するいずれかの締付方法の演算プログラム
   を選択する選択スイッチと、この選択スイッチにより選
   択された締付方法の演算プログラムに従つて演算を行な
   い締付停止信号を出力するデジタル演算装置とを備え、
   締付方法を選択可能にしたことを特徴とする締付方法選
   択式ボルト締付装置。 ２ 締付トルクは電動機の締付反力を計測するストレイ
   ンゲージにより検出し、締付回転角は回転角検出器が設
   定回転角毎に出力する角度パルスを積算することにより
   検出する特許請求の範囲第１項記載の締付方法選択式ボ
   ルト締付装置。 ３ 締付トルクは電動機電流から求め、締付回転角は回
   転角検出器が設定回転角毎に出力する角度パルスを積算
   することにより求める特許請求の範囲第１項記載の締付
   方法選択式ボルト締付装置。 ４ 締付トルクは電動機電流により求め、締付回転角は
   電動機電流と電動機電圧とを用い電動機の速度特性式に
   よつてデジタル的に算出する特許請求の範囲第１項記載
   の締付方法選択式ボルト締付装置。 ５ 電動機は角速度が一定となるように位相制御され、
   締付トルクは電動機電圧と速度特性式からデジタル的に
   算出し、また締付回転角は前記角速度と時間の積から算
   出する特許請求の範囲第１項記載の締付方法選択式ボル
   ト締付装置。 ６ 電動機の締付トルクおよび締付回転角をデジタル信
   号として検出するものにおいて、トルク法、回転角法お
   よびトルク・回転角法に従つた各演算プログラムを記憶
   するメモリと、前記メモリが記憶するいずれかの締付方
   法の演算プログラムを選択する選択スイッチと、この選
   択スイッチにより選択された締付方法の演算プログラム
   に従つて演算を行ない締付停止信号を出力するデジタル
   演算装置とを備え、締付方法を選択可能としたことを特
   徴とする締付方法選択式ボルト締付装置。